形态学虚拟网络平台教学资源库构建的实践与研究

2020-05-21施懿凌陈海滨杨雯娟

大理大学学报 2020年4期

施懿凌，陈海滨，李艳，杨雯娟

（大理大学基础医学院，云南大理 671000）

病理学是基础医学教育中很重要的一门学科，是连接基础医学和临床医学的桥梁，在临床诊断中被誉为诊断的金标准。在病理学教学中，实验教学是理论教学的补充和直接体验，并可以引导学生尝试初步临床诊断。在实验教学中，医学生通过对标本和切片的直接观察，可以更好地掌握对疾病的认识和理解，改变传统病理学实验教学模式，探索全新的教学方法和教学手段，以适应现今的网络教学和虚拟教学以培养高素质的医学生。

1 研究背景和现状

伴随多媒体信息时代大发展，信息化工作的重点任务之一是推动数字校园和智慧校园建设〔1〕。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出“加快教育信息化进程”，要求到2020年基本建成数字化教育服务体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化，并加强网络教学资源库建设〔2〕。高校教学数字化是教育信息化工作的重要内容之一，是贯彻落实教育信息化“十三五”规划的总体部署要求，是构建网络化、数字化、个性化、终身化教育体系的主要支撑平台〔3-4〕。

在互联网时代的今天，实现互联网教学是必然的趋势，进一步实现、推进、提高医学院校病理学实验教学信息化、虚拟化、互联网化进程是病理实验教学工作者的首要任务。

在高等教育进程不断推进和教育改革逐渐深化的大背景下，传统病理学实验教学面临一系列问题：人体教学标本资源短缺，实验项目单一落后，安全问题及操作不当限制实验内容，学生学习兴趣及学习效率低下〔5〕。虚拟技术在互联网实验教学中有很大优势逐渐浮现，现今“互联网+”时代背景下，进一步与时俱进实现虚拟网络教学是教育改革和教学创新的必然手段，虚拟教学可以节省投资成本，实现资源共享，扩展性强，易于二次开发，自主操作，实时交互〔6〕。虚拟现实（VR）现已发展为信息通信技术业界最热门的科技之一，也是最近几年教育领域最热门的话题之一，虚拟现实在实践教学中应该为学习者搭建虚拟世界和现实世界的纽带和桥梁，引导学习者交互，获得理解和认知〔7〕。

构建形态学（病理）虚拟网络平台教学资源库，包括构建病理切片资源库和三维（3D）病理标本资源库。病理切片资源已于2012年扫描完成，至今正常使用已有6年余，配合使用自主研发的网页（192.168.3.43：81）浏览，配合学校校园网络正常运作，就可不限地点（教室、图书馆、宿舍等校园网覆盖区域）配合使用相应浏览器供学生使用电脑学习虚拟切片。见图1。登录主页面后，下载浏览控件即可自主学习病理切片。到2014年，经过2个学年（4个学期）的运用，累计实验机时达4 897学时，使用学生人数达2 880人，有效提高工作效率〔8〕。现逐步收集本实验室已有的病理实体标本图片，经过收集整理，待设备技术成熟后制作3D标本，上传网络后就可利用电脑、手机等媒介进行3D病理大体标本的授课、学习和观察，实现实验教学中学生自主学习研究讨论，实现虚拟网络教学。3D大体标本库的建立结合已有的虚拟切片就可以完成教学库的建设，充分实现互联网线上线下教学，配合多种教学方式，如翻转课堂、实验考试网络化、提交作业电子化等，完成互联网实验教学。

2 实现病理标本库的构建方法

病理标本库的构建分为几个部分：首先，需要建立病理教学标本库，包括用于理论教学和实验教学的病理标本，此标本库可供学生线下自主学习，按章进行分类并做中英文详细描述。其次，构建学生考试使用的病理标本，以供实验考试使用。按章节、难易程度将收集到的大体图库资源分类，并将每章节大体联合切片按教学大纲的要求将考点分为高、中、低3种难度备用。实验考试前，从题库中随机按照难易程度抽取考题即可进行考试。

现今实验室使用的数字切片是通过使用全自动高清显微镜扫描仪、三维激光扫描器与电脑成像软件系统，对切片每个部位进行细化扫描、采集和后期拼接制作，生成高分辨率全视野虚拟切片并将切片名称、详细信息进行录入、分类、编码、储存，形成完整的虚拟数字化切片。见图2～3。通过网络平台分享让学生利用电脑自主搜索查看学习〔9〕。后期的大体标本数据库的建立，首先利用全景拍摄技术对标本进行360°无死角环绕拍摄，展示标本全貌，经过特殊软件处理后将其制作形成数字化大体标本文件〔10〕。制作3D病理大体标本数字图像，每隔一定角度拍摄数码图片一张，捕获全景图像，利用图像处理软件处理图像，得到3D立体病理大体标本多方位动态图像。结合计算机网络技术，使数字病理标本和实物病理大体标本完美结合，实现数字化和网络化〔11〕。也就是说，3D立体大体标本图像处理后经过上述方法收集、处理后，生成虚拟立体成像标本，通过计算机实现3D虚拟大体标本互联网互动教学。

图1 学生使用电脑学习虚拟切片

图2 虚拟切片扫描设备

图3 多媒体教学互动系统教师主机

3 虚拟网络平台教学资源库的应用

病理学数字切片库和3D病理大体标本资源库构建了形态学信息化实验教学平台。平台构建成功后可将微课模式引入人体形态学虚拟实验教学中〔12〕。微课程实现学生线上互动学习、线下自主学习，且实现移动式学习，突出课堂教学中重点和难点，并上传精品课程，包括各种国内外优秀课程，取其精华，高效完成预习和复习。在建立平台后实现微课程和网络实验教学的一体化。

除此，虚拟实验教学可以大幅度实现翻转课堂的教学实践。翻转课堂因其教学形式灵活，深受广大师生欢迎。病理学实验教学中需要应用切片和标本这些图片资料，直观明显，易于学习、理解和掌握。利用互联网，将课堂中涉及的图片配以文字说明或者以录音形式录制于视频中并上传于网页上。学生可以提前学习，发现问题，在课堂中更有益于与教师的互动。将“课堂教学”提前搬到了“课前教学”，避免传统教学模式让学生预习而毫无重点指向性的弊端；由于视频短小、精悍、重点突出，能够有效地吸引学生学习的注意力，避免类似于传统的电视网络课程的拖沓冗长。学习中可包含实验课所需要的不同疾病的数字切片、PPT、习题等内容，并上传于网络平台〔13〕。

目前最理想的形态学实验教学方法是线上线下、虚实结合，不断完善平台建设〔14〕。针对病理学实验考试内容构建形态学标准化考试平台为统一考试考核标准，弥补传统玻璃切片考试方式的不足，在网络基础上建立自测评分、阶段考核、学生自评、教师评价的综合评价体系，实现数字化大体标本和数字切片的网络无纸化考核。让学生参与到评价体系中来，通过学生的信息反馈，达到教与学的密切结合，避免教学的脱节〔15〕。

之前本实验室利用Motic显微数码互动教学系统将传统实验模式改革为创新性、验证性实验模式，采用启发式教学，运用案例教学〔16〕，教学效果较好。现今利用网络平台资源进一步完善案例式教学，从病案分析到观摩尸体解剖再进行病理诊断最终得到死亡原因，完成一系列完整学习，使医学生对疾病的病因、发病机制、病理变化、临床表现及结局有自己的分析思路〔6〕。